Aluminiumverkabelung

Es ist bekannt, dass Aluminium ein natürlicher Stromleiter ist. Zusätzliche Vorteile von Aluminiumleitern sind durch ihr geringes spezifisches Gewicht gegeben..

Aluminium und Kraftübertragung

Aluminium ist das Standardmaterial für elektrische Leiter bei der Übertragung elektrischer Energie von allen Kraftwerken und buchstäblich bis zum Eingang eines Hauses oder einer Wohnung.. Es wird dort seit über hundert Jahren verwendet.. Hochspannungsdrähte an Masten sind immer Aluminiumdrähte. Das liegt an der Tatsache, Aluminiumdrähte sind doppelt so leicht wie Kupferdrähte. Aluminium macht es möglich, zwei Stützen weniger zu verwenden, als Kupfer. Außerdem, von Umspannwerken bis zu Verteiltransformatoren sind Aluminiumkabel und -drähte ebenfalls Standardleiter, was Luft angeht, sowie für unterirdische Netze. In diesem Bereich werden manchmal Kupferdrähte verwendet., aber meistens wird Aluminium verwendet.

Bild 1.0 – Transformer

Aluminiumverkabelung in Russland

Für die interne Verkabelung von Gebäuden und Räumlichkeiten ist das Hauptmaterial von Drähten jedoch Kupfer.. Aluminium wird aufgrund von Problemen nicht mehr als Standard-Innenverkabelung für Gebäude verwendet, die in der Vergangenheit mit Aluminiumverkabelung waren, in den fernen 1960er und 70er Jahren. Seitdem hat sich viel verändert, aber das Misstrauen gegenüber Aluminiumkabeln bleibt.

Russisches Regulierungsdokument "Regeln für die Installation elektrischer Anlagen" in der 7. Ausgabe von 2002 Jahr (PUE-7) schreibt kategorisch im Absatz vor 7.1.34 in Gebäuden „Kabel und Leitungen mit Kupferleiter verwenden“. Für Versorgungs- und Verteilnetze, dh Drähte und Kabel von Umspannwerken zu direkten Verbrauchern, dass Stahl bei niedrigen Temperaturen spröde wird, Anwendung vorgeschrieben, allgemein, Kabel und Drähte mit Aluminiumleitern, wenn ihr berechneter Querschnitt ist 16 mm2 und mehr. Außerdem, Stromversorgung solcher technischer Ausrüstung von Gebäuden, wie Pumpen, Fans, Heizungen, Klimaanlagen usw., Es dürfen auch Drähte oder Kabel mit Aluminiumleitern mit einem Querschnitt von mindestens verwendet werden 2,5 mm2.

Ebenso sind die Verwendung von Aluminiumkabeln in Gebäuden und die Bauvorschriften des Joint Ventures eingeschränkt. 31-110-2003 in deiner Sektion 14.3.

Derzeit ist die Verwendung von Kupferdrähten beim Bau von Gebäuden in Russland viel teurer., als Aluminium. Natürlich besteht der Wunsch, Geld zu sparen und von Kupfer- auf Aluminiumverkabelung umzusteigen.. aber, Jeder Planer und Hersteller von Elektroarbeiten ist verpflichtet, streng nach den staatlichen Vorschriften zu handeln, Normen und Richtlinien. Dabei leben Millionen von Menschen in Häusern und Wohnungen., die vor 2000 gebaut wurden, und mit der gleichen elektrischen Verkabelung aus Aluminium ausgestattet.

Cm. ebenfalls Aluminiumverkabelung in Russland

Aluminiumverkabelung in den USA

In den 1960er und 70er Jahren produzierte die amerikanische Kabelindustrie Aluminiumdrähte für die Innenverkabelung von Gebäuden.. Sie waren aus dieser Aluminiumsorte, als Hochspannungsleitungen, aber, genau, Aluminiumsorten 1350. Nach einiger Zeit mit dieser Aluverkabelung aus Alu 1350 Probleme begannen, hauptsächlich mit Überhitzung der Kontakte, Infolgedessen bildete sich eine stabile negative Einstellung gegenüber der Verwendung von Aluminiumverkabelungen im Wohnungsbau.

Negativ auf Aluminiumdraht

Die ablehnende Haltung gegenüber Aluminiumverkabelungen basiert auf 6 etablierte Meinungen, einige davon sind bereits zu Mythen geworden [1]:

  1. Aluminiumkabel sind zerbrechlich und schwierig zu installieren.
  2. Aluminiumkabel unterliegen einer erhöhten Wärmeausdehnung, was zu einer Schwächung des elektrischen Kontakts führt.
  3. Eine übermäßige Kriechneigung von Aluminiumverdrahtungen trägt zur Schwächung des elektrischen Kontakts bei.
  4. Aluminiumdrähte sollten viel dicker sein, als Kupfer, gleichen Strom liefern, als Kupferdrähte.
  5. Die Oxidation von Aluminiumkabeln erzeugt einen hohen elektrischen Kontaktwiderstand.
  6. Aluminiumkabel korrodieren und können im Freien zerstört werden.

rasshirenie-oslablenieBild 1 – Schwächung des elektrischen Kontakts
aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung von Metallen

Polzuchest-AluminiumBild 2 – Schwächung des elektrischen Kontakts
aufgrund von Aluminiumkriechen 1350

Amerikanisches "PUE" - NEC

In den USA ist das Analogon des russischen PUE NEC - National Electrical Code. Dieser Kodex hat die Installation von Aluminiumkabeln in Gebäuden nie ausdrücklich verboten.. Es gab jedoch eine Phase in den frühen 1970er Jahren, als die renommierte amerikanische Zertifizierungsstelle Underwriters Laboratories alle Aluminiumdrähte für die Innenverkabelung von Gebäuden für mehrere Jahre von ihrer Zulassungsliste strich. Die Aluminiumverdrahtung kehrte bereits in Form von Aluminiumlegierungsdrähten der Serie in diese Liste zurück 8000.

Hochwertiger Aluminiumdraht 1350

Zu 1970 Alle Aluminiumdrähte in den USA verwendeten eine Aluminiumqualität 1350 im heißesten Zustand, H19. Das inländische Analogon dieser Aluminiummarke ist die Marke von verformbarem Aluminium AD0E nach GOST 4784-97 oder Primäraluminium der Marke A5E nach GOST 11069-2001 . Dieses massive Aluminium 1350-H19 wurde speziell für freitragende Freileitungen entwickelt und wird auch heute noch für Freileitungen von Kraftwerken bis zu Verteilertransformatoren verwendet..

Aluminium 1350 hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit (62 % von der Leitfähigkeit von Kupfer), aber es muss in einem vollständig gehärtet sein, und sogar überhärtet (H19), Kondition, um eine hohe Zugfestigkeit zu bieten, die für seine Verwendung als interne elektrische Verkabelung erforderlich ist. Aluminium hat in diesem vollständig kaltverformten Zustand eine sehr geringe Duktilität bei einer Dehnung von nur ca 1,5 %. Dies hängt mit seiner "Zerbrechlichkeit" zusammen.

Draht aus Aluminiumlegierung 8030

Bereits in den frühen 1970er Jahren entwickelte ALCAN ein spezielles Aluminium Legierung - nicht mehr, nicht länger Marke – Stabloy genannt, um die Festigkeitseigenschaften von Aluminiumdraht zu erhöhen und gleichzeitig seine hohen plastischen Eigenschaften beizubehalten. Diese Aluminiumlegierung wurde als Aluminiumlegierung registriert 8030.

Im Vergleich zu Aluminiumqualität 1350 diese Aluminiumlegierung 8030 Es hat:

  • erhöhter Eisengehalt 0,8 %;
  • erhöhter Kupfergehalt - bis zu 0,30 %.

Eisen löst gleich zwei Probleme:

  • bietet eine hohe geglühte Festigkeit
  • beseitigt die Neigung von Aluminium zu erhöhtem Kriechen.

Kupfer trägt zur Erhaltung der Festigkeitseigenschaften bei erhöhten Temperaturen bei.

Aluminiumlegierung 8030: Vorteile von Eisen

Eisenatome in einer Aluminiumlegierung 8030 verstärken das Kristallgitter von Aluminium und reduzieren dadurch die Kriechneigung von Aluminium deutlich. Außerdem, Eisenzusatz erhöht die Festigkeit von Aluminium bei gleichzeitiger Beibehaltung der guten plastischen Eigenschaften [1].

aluminium-zhelezo-polzuchestBild 3 – Eisenatome verhindern das Kriechen von Aluminium

Aluminiumdraht ist dicker 1,5 mal

Aluminium hat die doppelte elektrische Leitfähigkeit pro Masseneinheit, als Kupfer. Allerdings pro Volumeneinheit, die elektrische Leitfähigkeit von Aluminium ist nur 60 % von ihm, was hat kupfer. Daher sollte Aluminiumdraht normalerweise eine doppelt so große Querschnittsfläche haben, als Kupferdraht, um die gleiche Stromstärke zu liefern.

Oxidfilmproblem

Aluminium bildet unmittelbar nach Kontakt mit Luftsauerstoff einen Oxidfilm.. Dieser Film begrenzt sich selbst und wird daher nicht dicker 200 Nanometer bzw 0,2 Mikrometer. Im Durchschnitt reicht die Dicke dieser Oxidschicht aus 5 zu 200 Nanometer.

diese Art von Korrosion wird als „Lochkorrosion“ bezeichnet, Aluminiumoxid ist ein guter Isolator mit Durchschlagsfestigkeit 16,7 kV. aber, weil die Dicke des Oxidfilms sehr gering ist, dann ist nur noch die elektrische Durchbruchspannung 3 Volt. Auf diese Weise, AB91 und AB87, das unter Spannung, sagen wir, 220 Volt, dieser Oxidfilm verursacht keine besonderen Probleme für den elektrischen Kontakt des Aluminiumdrahtes.

Dennoch, Bei einigen Arten von Kontaktblöcken für Aluminiumlegierungen werden zur Lösung dieses Problems spezielle Pasten verwendet, um eine Oxidation der Kontaktoberfläche des Aluminiumdrahts zu verhindern.

Klemmenblöcke für Aluminiumverdrahtung

In der Vergangenheit - in den 1960er und 70er Jahren - wurden diese Klemmenblöcke für Aluminiumverkabelungen verwendet, wer waren damals und wer, natürlich, wurden für Kupferdrähte entwickelt. Diese Klemmenblöcke wurden aus Kupfer und Stahl hergestellt.. Denn Aluminium dehnt sich bei Erwärmung aus 30 % mehr, als Kupfer und Stahl, Dann gab es Probleme mit der Schwächung der Kontakte der Aluminiumverkabelung.

Gegenwärtig wurden spezielle Kontaktvorrichtungen entwickelt, die aus Aluminiumlegierungen bestehen. Sie sind sowohl für Kupfer geeignet, sowie für Aluminiumverkabelung.

kontaktgeber aus aluminiumBild 4 – Klemmenblock für Aluminiumverdrahtung

Elektrische Aluminiumlegierungsserie 8000

Außer Aluminiumlegierung 8030 mehrere weitere elektrische Aluminiumlegierungen wurden entwickelt.

Amerikanische ASTM B 800

Amerikanische ASTM B 800, mit ... anfangen 1988 des Jahres, legt Anforderungen für Aluminiumlegierungsserien fest 8000, aus dem Runddraht für Elektrokabel und Einzeladern hergestellt wird.

Gemäß dieser Norm wird Aluminiumdraht aus Aluminiumwalzdraht mit einer chemischen Zusammensetzung hergestellt, die in der Tabelle aufgeführt ist.

Tabelle - Aluminiumlegierungen für elektrische Drähtealuminievye-splavy-8000

Der Draht wird in hart bearbeiteten Zwischenzuständen geliefert:

  • H1X - nur Kaltverfestigung und
  • H2X - ​​Kaltverfestigung und Teilglühen.

Zugfestigkeit der Alloy Wire-Serie 8000 in diesen kaltverformten Zuständen reicht aus 103 zu 152 MPa, und die relative Dehnung nicht unterschritten wird 10 %.

Aluminiumdraht 1350 mit ihr 1,5 % relative Dehnung kann nur widerstehen 5-6 Knicke, danach bricht es zusammen. Legierungsdraht-Serie 8000 hat eine relative Dehnung von mehr 10 % und hält bei variablen Biegungen wesentlich länger.

Europäische Norm EN 1715-2

Diese Norm legt die Anforderungen an gewalztes Aluminium fest, die zur Herstellung von Elektrokabeln verwendet werden. Außer Aluminium Marke 1110 mit Eisengehalt bis zu 0,8 %, es schließt Aluminiumlegierungen ein 8030 und 8176 (cm. (siehe Tabelle oben).

Leider, inländische standardisierte Analoga von elektrischem Draht aus Legierungen der Serie 8000 wir sind nicht bereit.

So

Ausländische Erfahrung in der Verwendung von Aluminiumkabeln in der Vergangenheit 30 Jahre sagt folgendes.

Für die effektive und sichere Verwendung von Aluminiumdrähten als Innenverkabelung in Wohngebäuden ist Folgendes erforderlich:

  • Verwenden Sie bei der Installation von Aluminiumkabeln Kontaktvorrichtungen (Kontaktblöcke, Schütze), die speziell für Aluminiumdrähte ausgelegt sind, einschließlich der Verwendung einer speziellen Paste zum Schutz der Drähte vor Oxidation;
  • gelten in Drähten Aluminiumdraht aus Legierungen der Reihe 8000.

Quellen:
1. ALCAN-Materialien
2. American Aluminium Association
3. TALAT 1501